汽车同步器齿环锰黄铜组织及其性能研究

摘要

随着汽车行业及航空领域等近代科学技术的飞速发展,人们对各种特殊用途的材料的需求越来越强烈。而复杂黄铜做为同步器锥环是近年来国际上发展起来的。尤其是在汽车领域内显得尤为突出。高强耐磨复杂黄铜的研究与发展是近代材料工业为适应使用者的要求而开发的一个新领域。国内外对汽车同步器齿环用锰黄铜的研究报道不多,同时也存在着诸多的潜在的问题有待我们去发掘以及解决。本课题通过Mn含量的变化、Si含量的变化、添加不同成分配比的Mn-Si中间合金、添加不同微量元素、电磁搅拌工艺、热处理工艺对合金的基体组织、第二相形貌、第二相分布、合金的耐磨性能、切削性能和抗脱锌腐蚀性能的影响进行探讨,最后得到以下实验结果:
　　1.合金随着Mn含量的升高,合金中形成的第二相增多,并在晶界上偏聚,最后粗大化,同时减轻Si元素对β相区的扩大作用。Mn含量为3.5％时合金的耐磨性能最差,而后随着Mn含量的升高,合金的耐磨性能切和削性能提高。Mn含量达到7.5%时,合金的耐脱锌腐蚀性能达到最佳。
　　2.合金随着Si含量的升高,合金中形成的第二相增多,且有一定的细化第二相的作用。其耐磨性能和抗脱锌腐蚀性能逐渐变差,但其切削性能变好。
　　3.锰和硅质量比在(2.3~5):1范围内,Mn和Si能够自由结合成Mn5Si3相,而偏离这个范围,Mn和Si首先自由结合成Mn5Si3相,而后结合成MnSi相。第二相可以通过750℃×3h固溶处理,以不同的冷却方式控制合金中的第二相的含量。
　　4.电磁搅拌技术对合金的性能有明显的提高作用。随着电磁搅拌频率的增大,晶粒组织得到细化。在25Hz、45Hz的电磁搅拌频率下,合金的耐磨性能分别提高了88.2%和162.6%。
　　5.添加Al、Al+Sn、RE、Ti+B微量元素能够不同程度的提高合金的耐磨性能和抗脱锌腐蚀性能。合金耐磨性能以RE元素的添加最为明显。在Al和Sn的协同作用下,合金的抗脱锌腐蚀性能达到最佳,但是使得合金的切削性能变差。RE、Ti+B元素能够明显的改善合金的切削性能。
　　6.高锰黄铜在熔炼过程中极易吸气,在合金浇铸前,采用除气剂可以对熔体起到很好的除气效果。选用的MnSi中间的熔点要尽量与熔炼温度相接近。

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第一章 文献综述

1.1 研究背景及意义

1.2 高强耐磨黄铜

1.3 材料耐磨性能

1.4 国内外高强耐磨黄铜的研究进展

1.5 本课题研究的意义及研究内容

1.6 本章小结

第二章 实验方案及过程

2.1 实验步骤及工艺流程

2.2 实验合金的配制

2.3 摩擦磨损实验

2.4 切削实验

2.5 脱锌腐蚀试验

2.6 其他测试手段

2.7 本章小结

第三章 实验结果及分析

3.1 Mn-Si中间合金的配制及工艺研究

3.2 锰黄铜的显微组织及分析

3.3 电磁搅拌对合金基体组织的影响

3.4 第二相的析出及其形貌

3.5 合金抗脱锌腐蚀性能及分析

3.6 本章小结

第四章 摩擦磨损试验及切削性能研究

4.1 磨损实验结果及讨论

4.2 切屑实验结果及讨论

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

个人简历及在校期间发表的学术论文

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